密码学终极

  1. 信息安全威胁： 自然威胁，人为威胁

  2. 人为威胁包括被动攻击和主动攻击，被动攻击是对系统保密性进行攻击

    被动攻击在于预防不在于检测

    主动攻击是对信息流进行篡改或产生假消息。包括中断（可用性）、篡改（完整性）、伪造（真实性）

    主动攻击是检测，以及恢复

  3. 人为攻击来自用户和恶意软件。恶意软件包括有主程序和不需要主程序；能自我复制和不能自我复制

  4. 安全业务：保密、认证、完整、不可否认、访问控制

  5. 消息的安全传输技术基本成分：消息安全传输（加密和认证）、双方共享秘密信息（加密密钥）

  6. 第三方作用：为双方发布秘密信息或通信双方有争议进行仲裁。

  7. 网络通信四个方面：加密算法、用于加密算法的秘密信息（k）、秘密信息的分布与共享、协议

  8. 访问控制的模型：两道防线为守卫者和内部控制部件

  9. 信息安全三个层次：系统、数据、内容安全。

  10. 保密系统要求：（1）实际上不可破，不能通过截获密文和明文密文对，要决定密钥和任意明文计算上不可行

    （2）保密性不依赖于对加密体制或算法的保密。

    （3）加密和解密算法适用于密钥空间中所有元素

    （4）系统便于实现和使用

  11. 单钥体制加密和解密密钥相同，保密性取决于密钥的安全性，与算法的保密性无关。需要保密的只有密钥！

    单钥体制加密方式：流密码（明文消息按字符逐位加密），分组密码（逐组加密）。用于数据加密和消息认证。

    特点： 加密和解密分开，保密通信（多用户加密一个用户解读） 消息认证（一个用户加密多用户解读）

  12. 密码攻击类型：攻击者可获取的信息量划分。

    最难的攻击类型是唯密文攻击，是穷搜索方法。

    已知明文攻击的一种方法：可能字攻击。

  13. 加密算法无条件安全

  14. shannon:密钥至少和明文一样长时，才能达到无条件安全。（一次一密可以达到）

    比无条件安全弱：计算上安全。（1）破译代价大于加密信息价值（2）破译时间超过信息有用期。

  15. 古典密码分为单表和多表代换：每个字母逐个进行还是多个字母同时进行。

  16. 分组密码和流密码的区别：有无记忆性。流密码分为同步和自同步，我们学的是没有依赖输入明文的同步流密码。

  17. 同步流密码的加密器分为密钥流产生器和加密变换器，关键是密钥流产生器。

  18. 一次一密密码是加法流密码原型。密钥流具有性质：极大周期、良好统计特性、抗线性分析、抗统计分析。

  19. 流密码具有密文和明文长度一致的性质。

  20. 线性反馈移位寄存器输出序列的性质完全由其反馈函数决定。

  21. 流密码的安全性取决于密钥流的安全性，要求密钥流有良好随机性。因为是周期序列所以不可能做到随机性，所以叫做伪随机序列。

  22. 非线性序列：实现周期极大化。Geffe 、JK、Pless、钟控序列生成器。

  23. 分组密码实质是字长为n的数字序列的代换密码

  24. 分组密码要求：分组长度足够长、密钥量足够大、置换算法复杂、数据扩展小，差错传播小。

  25. shannon提出设计密码系统两个方法：扩散和混淆，目的是抗击对系统的分析。shannon的理想密码系统：所有统计特性都与所使用的密钥独立。

    扩散：密文中每一位由明文中多位产生：多次置换实现。

    混淆：密文和密钥之间的统计关系复杂，代换算法实现。

  26. 分组密钥基于Feistel网络结构。

  27. DES 分组长度64 ，密钥长度54。早期Lucifer密码发展修改来的。作为FIPS-46标准。

  28. 两重DES可能遇到的攻击：中途相遇攻击。

  29. 攻击迭代密码最有效的方法：差分密码分析。基本思想：通过分析明文对的差值对密文对的差值的影响来恢复密钥比特。

  30. 线性密码分析是对迭代密码的一种已知明文攻击，利用密码算法中不平衡的线性逼近。

  31. DES的四种模式：（1） ECB电码本模式

    （2）CBC密码分组链接模式

    （3）CFB密码反馈模式

    （4）OFB输出反馈模式

  32. 安全传输DES密钥，用ECB是最合适的

  33. CFB和OFB将DES转换为流密码，不需要对消息填充为分组。

  34. OFB的优点是传输过程中比特错误不会被传播。缺点是更容易受到篡改。

  35. AES要求： 比三重DES快，至少和三重DES一样安全，明文长128，k长度128、192、256

  36. Rijindael 原型是Square算法，策略是宽轨迹策略。针对差分分析和线性分析提出，优点是给出算法的最佳差分特征的概率及最佳线性逼近的偏差的界，可以分析算法抵抗差分密码分析以及线性分析的能力。

  37. Rijndael标准： （1）抵抗所有已知攻击（2）速度快，编码紧凑（3）设计简单

  38. 轮函数由三个不同的可逆均匀变换组成。

    线性混合层：确保多轮高度扩散；

    非线性层：最坏情况非线性S盒并行使用；

    密钥加层：实现一次性覆盖

  39. Rijndael是迭代型分组密码，分组长度和密钥长度可变，可独立指定

  40. SM4算法用于WAPI分组密码算法，数据分组长度128bit ，密钥长度128bit。加密和密码扩展用32轮迭代结构。

  41. SM4中S盒以字节为单位的非线性替换，作用是混淆。线性变换部件是以字为单位，作用是扩散。合成变换T是线性变换和非线性变换的复合，作用是扩散和混淆。

  42. 祖冲之算法ZUC被批准为宽带无线移动通信系统LTE的国际标准，即4G国际标准。主要用于4G通信中移动用户设备UE和无线网络控制设备RNC之间无线链路上通信信令和数据的加解密。

    算法以分组密码的方式产生面向字的流密码所使用的密钥流。输入128初始密钥和128IV，输出32bit字为单位的密钥流。

  43. 祖冲之算法分为三层：16级线性反馈移位寄存器、比特重组BR、非线性函数F

  44. ZUC初始化模式每个寄存器单元不是32bit 是31bit,存在重用的情况，舍弃的是32bit的最低位。LFSR的作用是为中层的BR提供随机性好的输入驱动。

  45. 公钥密码体制基本工具不是代换和混淆，而是数学函数。

    公钥密码算法解决两个问题：数字签名和密钥分配。Diffe Hellman

  46. 公钥密码最大特点：两个密钥将加密解密分开。特性：已知密码算法和加密密钥，求解密密钥不可行。

  47. 认证符特性：保持认证符的值不变而修改文件在计算上不可行。

  48. 公钥密码主要用于密钥管理和数字签字，因为密钥太长加密性能慢，太短会被穷举攻击。

    另一种攻击方法是可能字攻击，本质是对56bit DES 密钥的穷搜索攻击。抵抗方法是发送的明文消息加上随机比特

  49. Rabin是对RSA的修正：不是一一对应的单向陷门函数，一个密文对应多个明文。破译等价于大整数分解。

  50. NTRU是基于环的公钥密码系统， 由Jeffrey Hoffstein 提出。特点：密钥短、容易产生、运算速度快、存储空间小。

  51. 单钥加密体制的密钥分配：密码系统强度取决于密钥分配技术。

  52. KDC有主密钥为n个，会话密钥为n(n-1)/2 个。会话密钥有效期：面向连接协议，每次连接是才更新会话密钥；无连接协议每一次交换更换一次密钥。

  53. 无中心的密钥控制: 主密钥是n(n-1)/2 ，适用于小范围。

  54. 主密钥安全性高于会话密钥安全性，主密钥又称密钥加密密钥，会话密钥又称数据加密密钥。

  55. 单钥体制的密钥控制技术：密钥标签和控制矢量。

    密钥标签是DES密钥中的8bit,限制了长度，以密文形式传送限制了控制方式。

    控制矢量相当于一个文档，长度可变；用于和主密钥加密会话密钥。以明文方式发送矢量。

  56. 公钥加密体制的密钥管理：公开发布、公用目录表、公钥管理机构、公钥证书。

  57. 公钥证书由公钥证书管理机构CA为用户建立

  58. 公钥加密分配单钥密码体制的密钥：简单分配（主动攻击）、具有保密性和认证性的密钥分配（防止被动和主动攻击）

  59. Diffe-Hellman密钥交换：目的是两个用户能够得到会话密钥，本身不能用于加密和解密。算法基于离散对数的困难性

  60. 随机数用于相互认证、会话密钥产生、公钥算法中密钥。随机数序列满足不可预测性和随机性

    随机性：均匀分布和独立性。不可预测性：每个数独立于其他数

  61. 伪随机数产生器：线性同余算法、变形（幂形式、离散指数形式）

  62. 基于密码算法的随机数产生器：循环加密、DES的OFB模式、ANSI X9.17的伪随机数产生器（3个EDE）

    ANSI X9.17的伪随机数产生器是密码强度最高的伪随机数产生器之一。

  63. 随机比特产生器：BBS产生器 （密码强度最强，安全性基于大整数分解的困难性）、Rabin产生器、离散指数比特产生器。

  64. 秘密分割门限方案：k为门限值。

    两种秘密分隔门限方案：shamir门限方案（lagrange插值）、基于中国剩余定理的门限方案

  65. 抗击主动攻击：消息认证。用于验证消息真实性和完整性，消息的顺序性和时间性。不可否认性：数字签字，也可以用于抗击主动攻击。

  66. 消息认证技术和数字签字机制：认证符功能。产生方法：MAC 消息认证码、哈希函数

  67. 消息认证码是消息被密钥控制的公开函数作用后产生的、用作认证符的、固定长度的数值，称消息校验和。

  68. 消息认证吗：（1）数据认证算法（作为FIPS PUB113 ANSI标准，基于CBC的DES,IV取零向量）

    （2）基于ZUC的完整性算法 128-EIA3

  69. 哈希函数：输入任意长度，输出固定长度。哈希函数不使用密钥，不能直接用于MAC。

  70. MD5前身是MD4,SHA前期版本是SHA0,基于MD4算法。

  71. HMAC用于将哈希函数构造MAC的方法，在IPSec和其他网络协议SSL中应用。

  72. 基于密码的哈希函数构造的MAC的安全性取决于镶嵌的哈希函数的安全性。

  73. SM3哈希算法是中国国家密码管理局颁布的一种密码哈希函数。压缩函数是哈希函数安全的关键，

    其中SM3输出256bit,非线性函数（压缩函数CF中FF和GG）用于混淆。线性函数（置换函数P0(X) P1(X)）用于扩散。

  74. 数字签名应用包括身份认证、数据完整性、不可否认性、匿名性。具有认证功能。

  75. 数字签字的产生：加密算法和特定数字签名算法（三元组表示）

  76. 数字签字的执行方式：直接方式和具有仲裁的方式。

  77. 直接方式执行数字签字，有效性取决于发送方密钥的安全性。

  78. 数字签字的标准DSS是美国NIST公布的FIPS PUB186 ，采用了SHA和一种新的签名技术，称为DSA.

  79. DSS只能用于提供数字签名功能。

  80. DSA是ElGamal和Schnorr两个签名方案的基础上设计的，安全性基于离散对数的困难性。

  81. 认证协议：对数据来源的可靠性、通信实体的真实性加以认证，防止欺骗伪装等攻击。分为相互认证和单向认证。分别对单钥体制和公钥体制进行讨论

  82. 保证消息的实时性方法：（1）时间戳（2）查询应答。

    时间戳不能用于面向连接过程，询问应答不能用于无连接过程。